A pesar de haber sido desarrollado constantemente durante el último siglo para convertirse en una unidad de potencia altamente eficiente en combustible, el motor diésel ahora está más amenazado que nunca. Entonces, ¿cuál es el futuro del motor diésel? fue el tema de las preguntas formuladas al Dr. Staffan Lundgren, asesor tecnológico senior de tren motriz del Grupo Volvo.
¿Por qué el diésel sigue siendo una fuente de energía tan popular?
La combustión por difusión, donde la combustión se concentra alrededor del encendido y el oxígeno se difunde alrededor del área de combustión, es muy eficiente. Tiene pérdidas mínimas de energía hacia las paredes del motor a través de radiación o convección, mucho menores que las de un motor de gasolina. El motor diésel básico es muy potente y puede soportar presiones muy altas.
¿Qué tan eficiente es?
Ha habido grandes mejoras, pasando de alrededor del 35% de eficiencia en la década de 1980 al 50% de eficiencia actual. Eso significa que la mitad del combustible ahora se destina a trabajos mecánicos útiles. Como referencia, un motor de gasolina tiene una eficiencia de alrededor del 35%. Estos avances provienen de los sistemas de inyección de combustible common-rail de alta presión, la turboalimentación y la introducción de potencia informática para controlar con precisión los sistemas de gestión de combustión y postratamiento.
¿El aumento de la eficiencia del combustible es la demanda número uno de los clientes?
Sí, una buena eficiencia de combustible es el elemento más importante, pero los clientes también exigen un buen rendimiento y durabilidad del motor. Entonces tiene que
ser duraderos y cumplir con los requisitos de emisiones, y estos a veces compiten entre sí.
¿Los motores también son cada vez más potentes?
Hay una tendencia alcista: los clientes están moviendo cargas más grandes y eso requiere mayor energía. La mayor producción del Grupo Volvo es ahora de 1,000 hp. Pero en comparación con los turismos, todas las aplicaciones de servicio pesado todavía tienen (relativamente) poca potencia.
El motor diésel es acusado de ser perjudicial para el medio ambiente. ¿Puede limpiar su acto?
Hacer que los motores diésel sean muy limpios es posible y eso es algo en lo que la industria pesada ha avanzado más que el sector ligero. Parte de la razón es que la eficiencia que exigen los clientes del sector pesado es mucho mayor.
¿Qué tan difícil ha sido aumentar la eficiencia y al mismo tiempo reducir las emisiones?
Ha sido un desafío refinar el proceso termodinámico para compensar la carga de haber añadido el sistema de postratamiento SCR. Pero ahora estamos de nuevo en camino de aumentar la eficiencia paso a paso.
¿Hasta dónde se puede llegar: cero emisiones?
Depende de lo que entiendas por emisiones. Si se impulsa el motor con combustible que no tiene carbono y se combina con un proceso de combustión eficiente que no genere hollín, entonces es posible lograr cero emisiones. Hemos estado trabajando en el uso de metano y DME (dimetiléter) como alternativas limpias al diésel. Esta no es una idea nueva, en 1900 el motor diésel funcionaba con éxito con aceite de maní. El problema no está en la tecnología necesaria para hacer funcionar los combustibles limpios, sino en su disponibilidad. Pero si se puede resolver el problema del suministro de combustibles renovables, entonces será posible que los motores diésel funcionen 100% libres de CO2.
¿No tienen los combustibles limpios también sus propios desafíos medioambientales?
La producción de biocombustibles no debería competir con la producción de alimentos, pero hay otros combustibles en los que esto no supone un problema. Los electrocombustibles (E-combustibles) utilizan energía solar o eólica para "craquear" agua y combinarla con CO2 del metano (y estos combustibles presentan una eficiencia bastante alta), según se afirma hasta el 80%. Este podría ser un complemento interesante a la electrificación.
¿Cómo afectan los diferentes combustibles a la combustión?
Desde el punto de vista de la eficiencia, al motor no le importa si la molécula del combustible proviene de una fuente fósil o renovable. Entonces, con la inversión en el tipo correcto de combustibles renovables, la transición hacia las energías renovables debería ser sencilla.
Entonces, ¿cómo podemos reducir aún más el consumo de combustible?
El siguiente gran paso para aumentar la eficiencia del motor y reducir el consumo de combustible es su combinación con la electromovilidad. La demanda de motores en el futuro no será tan variada como lo es hoy. Existe una diferencia entre la eficiencia de un motor en su "punto óptimo" y su eficiencia en todo el rango operativo del mundo real. La asociación de motores con motores eléctricos, como en los híbridos paralelos, permite que el motor funcione a su nivel más eficiente. Sin duda, la electrificación formará parte de la futura solución de propulsión de combustión.
¿Puede otra tecnología ayudar a reducir las facturas de combustible?
Algunos ejemplos son la tecnología de parada/arranque y los sistemas eléctricos de 48 V que alimentan los accesorios eléctricamente, en lugar de mecánicamente. Todos estos pueden tener usos futuros en aplicaciones de servicio pesado, una vez que se demuestre su robustez. Pero otra fuente importante de mayor eficiencia es la recuperación de calor. Esta no es una tarea fácil en los motores de servicio pesado, ya que utilizan gases de escape relativamente fríos, pero todavía hay esperanzas de capturarlo y hacerlo comercialmente viable.
¿Cuál es la máxima eficiencia que puede alcanzar un motor?
El motor diésel tiene una eficiencia teórica del sistema de entre el 55-60 %. Como referencia, las mejores centrales eléctricas funcionan con un 50-55 % de eficiencia, y las pilas de combustible también tienen una eficiencia de alrededor del 50 % o más, por lo que los motores diésel pueden ser increíblemente eficientes. Esto, sumado al hecho de que los motores que funcionan con electrificación a menudo tendrán una menor demanda de energía, significará que el uso de combustible disminuirá en el futuro.
¿Cuánto tiempo puede sobrevivir el motor diésel?
El motor de combustión diésel sigue siendo una solución muy rentable para generar energía mecánica. Dicho esto, la legislación, especialmente en Europa, está impulsando con bastante fuerza la electrificación, y eso puede afectar directamente a la longevidad del motor de combustión. Nuestra sensación es que su uso se basará en aplicaciones y que continuará durante un tiempo considerable en usos de larga distancia, como barcos oceánicos y camiones de larga distancia. Pero incluso en este caso probablemente habrá una combinación de tecnologías en uso.
¿El diésel es parte del futuro?
El motor diésel, en una versión modificada, puede ser muy limpio y eficiente. También funciona bien con la electrificación. Como fabricante necesitamos encontrar la mejor solución, en función de las decisiones que toma la sociedad. Sean lo que sean, debemos estar preparados.
